TW201707999A - 自行車輪圈之剎車面形成方法及以此法製造之輪圈結構 - Google Patents

Abstract

　　一種自行車輪圈之剎車面形成方法，其包括有：將一輪圈進行陽極處理，令該輪圈之表面形成有一10至120μm之陽極層；切削去除該輪圈對應於第一面之位置上的陽極層；以及，將該輪圈進行微弧氧化，令該輪圈之第一面上形成有一陶瓷層。此外，依上述方法製造之輪圈結構包括有一呈環形之本體，其具有一外表面，此外表面具有一位於本體之兩側且沿本體延伸之第一面，以及一異於第一面之第二面；第一面上以微弧氧化的方式固結有一陶瓷層，且第二面上以陽極處理的方式固結有一陽極層。

Description

自行車輪圈之剎車面形成方法及以此法製造之輪圈結構

　　本發明與自行車之輪圈有關，尤指一種剎車面之形成方法及輪圈結構。

　　按，自行車之輪圈的兩側側緣分別具有一剎車面，俾供剎車系統以一剎車片與其接觸，藉由摩擦力的作用以降低輪胎的轉速。為了提升剎車的效能，同時提高受到剎車片磨損的抵抗能力，該剎車面必須具備較高的硬度；而常見的輪圈乃以鋁合金為材料製成，則必須在輪圈的剎車面上設置一層硬度較高的材料（通稱為陶瓷層），以達上述目的。
　　習知的做法是將陶瓷層的材料加熱形成熔融狀態，再將其披覆在該剎車面上，待其冷卻即固結於該剎車面上，藉此提供高硬度的材料性質。惟上述方法僅為陶瓷層與鋁合金層的簡單結合，二者固結的緊密性不高，當進行剎車時，由於剎車片與剎車面磨擦所產生之高溫會影響材料性質，久之此陶瓷層將被剝離而自該剎車面上脫落，因而損及剎車性能。

　　本發明之主要目的在於提供一種自行車輪圈之剎車面形成方法，其藉由微弧氧化技術於剎車面上形成一陶瓷層，提高其結合於剎車面上的穩固程度。此外，本發明更提供一種應用此法所製成之輪圈結構。
　　為達前述目的，本發明提供一種自行車輪圈之剎車面形成方法，其包括有：
　　將一輪圈進行陽極處理，令該輪圈之表面形成有一10至120μm之陽極層；
　　切削去除該輪圈對應於第一面之位置上的陽極層；
　　將該輪圈進行微弧氧化，令該輪圈之第一面上形成有一陶瓷層。
　　其中，該微弧氧化之電壓為400至2000伏特，且進行1至60分鐘。
　　本發明再提供一種依上述方法製造之輪圈結構，其包括有：
　　一呈環形之本體，該本體具有一外表面，該外表面包括有一位於該本體之兩側且沿該本體延伸之第一面，以及一異於該第一面之第二面；
　　一陽極層，其以陽極處理的方式固結於該第二面上，該陽極層之厚度為10至120μm；
　　一陶瓷層，其以微弧氧化的方式固結於該第一面上。
　　而本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中獲得深入了解。

１‧‧‧輪圈
１１‧‧‧外表面
１２‧‧‧第一面
１３‧‧‧第二面
２‧‧‧陽極層
３‧‧‧陶瓷層
４‧‧‧皮膜層
Ｃ‧‧‧中心軸

第１圖為本發明之製造流程示意圖
第２圖為本發明輪圈之立體示意圖
第３圖為本發明輪圈初期狀態之剖面示意圖
第４圖為本發明輪圈實施陽極處理後之剖面示意圖
第５圖為本發明輪圈實施切削後之剖面示意圖
第６圖為本發明輪圈實施微弧氧化後之剖面示意圖
第７、８圖為本發明輪圈設置皮膜層之實施態樣的剖面示意圖

　　請參閱第１圖，所示者為本發明所提供之自行車輪圈之剎車面形成方法，其包括有：
　　將一輪圈進行陽極處理，令該輪圈之表面形成有一16至80μm之陽極層；
　　切削去除該輪圈對應於第一面之位置上的陽極層；
　　將該輪圈進行微弧氧化，令該輪圈之第一面上形成有一陶瓷層。
　　上述之輪圈１如第２圖所示，其為一環形結構體，於本實施例中，該輪圈１為鋁合金材質。該輪圈１之中心處界定有一中心軸Ｃ，而該輪圈１於該中心軸Ｃ之軸向兩側分別具有一第一面１２，俾供自行車之剎車系統以剎車片接觸之，藉由二者之間的摩擦力以降低輪胎的轉速。第３圖所示者為該輪圈１之斷面示意圖。該輪圈１具有一外表面１１，前述之第一面１２位於該輪圈１之兩側，而該外表面１１除去兩第一面１２所剩餘之其他部分界定為一第二面１３。
　　本方法所進行之第一步驟乃將該輪圈１進行陽極處理（Anodizing）。其中，陽極處理是氧化成皮膜（Conversion Coating）技術的一種，藉由化學或電化學處理，利用目標金屬（本實施例為鋁合金）易氧化之特性，使金屬表面生成一種含有該金屬成分的表層，此表層質地緻密，可藉以保護內部的金屬，避免其進一步氧化，同時增加表面的機械性質。陽極處理的另一個重要目的是利用所生成氧化層之多孔性，透過不同的化成反應以產生各種色澤，換言之，即在目標金屬之外層進行染色，藉以增進美觀。完成陽極處理後之輪圈１的斷面如第４圖所示，在該外表面１１（包括兩第一面１２及該第二面１３）固結有一陽極層２，其厚度為10至120μm。
　　接著，本方法之第二步驟為去除兩第一面１２上的陽極層２。於本實施例中乃藉由ＣＮＣ工具機將兩第一面１２上的陽極層２切削去除，如第５圖所示地在該輪圈１之外表露出兩個第一面１２。
　　而本方法之第三步驟為對該輪圈進行微弧氧化（Micro Arc Oxidation），又稱微電漿氧化（Micro Plasma Oxidation），其係利用鋁、鎂或鈦及其合金在電解液系統中具有電解閥門的作用，通以電流後，金屬表面會產生很薄的氧化膜絕緣層，而在工件上施加的電壓超過一臨界值時，上述絕緣膜會形成微弧放電現象，產生瞬間消逝的電弧（溫度約8000K），因此絕緣膜上的厚度薄弱區域會被擊穿，並重新生成一新的氧化絕緣膜；由於擊穿總是發生在相對薄弱之部位，在新的膜層生成後又轉移至其他部位繼續擊穿及生成，以致最終形成整體均勻的膜層。藉此金屬表面處理方法，如第６圖所示，可在該輪圈１的兩個第一面１２處形成一硬度較輪圈１高之陶瓷層３，且該陶瓷層３乃緊密地固結於兩第一面１２上，不易受到摩擦而剝落。
　　依上述之說明，微弧氧化製程為一先破壞目標金屬之表面，再於該處重建氧化膜層的過程。然而依目標金屬的材質差異，其抵抗微弧氧化的能力亦有不同；細言之，於第三步驟實施微弧氧化之前，如第５圖所示，該輪圈１之兩第一面１２為鋁合金，且第二面１３為陽極層２，而陽極層２抵抗微弧氧化之能力較鋁合金強。另一方面，第二面１３上之陽極層２的厚度亦有相當程度（10至120μm），因此相較於該第二面１３，微弧氧化的擊穿現象絕大部分發生在兩第一面１２上，進而如第６圖所示，陶瓷層３將生成於兩第一面１２。此外，進行微弧氧化之電壓與時間必須控制在適當程度，避免該第二面１３上的陽極層２被擊穿而在此處生成陶瓷層。於本實施例中，進行微弧氧化之電壓為400至2000伏特，且進行1至60分鐘，藉此可令陶瓷層３僅生成於兩第一面１２上。
　　而本發明更提供一種以上述方法製成之輪圈結構。如第２圖所示，其具有一呈環形之輪圈１本體，該本體具有一外表面１１，且搭配第６圖所示者，該外表面１１包括有一位於該本體之兩側且沿該本體延伸之第一面１２，以及一異於該第一面１２之第二面１３；其中該第二面１３上以陽極處理的方式固結有一陽極層２，其厚度為10至120μm，且兩第一面１２上以微弧氧化的方式固結有一硬度較該本體高之陶瓷層３。
　　此外，為了讓輪圈結構具有更多視覺上的變化，可於輪圈表面以烤漆或噴塗的方式設置一皮膜層４。該皮膜層４之設置方式可如第７圖所示者，設於該陽極層２之外表面；或如第８圖所示者，設於該陽極層２與該陶瓷層３之外表面。據此使輪圈有一層或多層的皮膜修飾與改變外觀。
　　惟，以上實施例之揭示乃用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡等效元件之置換仍應隸屬本發明之範疇。
　　綜上所述，可使熟知本項技藝者明瞭本發明確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰依法提出申請。

Claims (6)

1. 一種自行車輪圈之剎車面形成方法，其包括有：
   　　將一輪圈進行陽極處理，令該輪圈之表面形成有一10至120μm之陽極層；
   　　切削去除該輪圈對應於第一面之位置上的陽極層；
   　　將該輪圈進行微弧氧化，令該輪圈之第一面上形成有一陶瓷層。
2. 如請求項１所述之自行車輪圈之剎車面形成方法，其中，該微弧氧化之電壓為400至2000伏特，且進行1至60分鐘。
3. 一種依請求項第１項所述之方法製造之輪圈結構，其包括有：
   　　一呈環形之本體，該本體具有一外表面，該外表面包括有一位於該本體之兩側且沿該本體延伸之第一面，以及一異於該第一面之第二面；
   　　一陽極層，其以陽極處理的方式固結於該第二面上，該陽極層之厚度為10至120μm；
   　　一陶瓷層，其以微弧氧化的方式固結於該第一面上。
4. 如請求項３所述之輪圈結構，其中，該輪圈結構更包括有一設於輪圈外表面之皮膜層。
5. 如請求項４所述之輪圈結構，其中，該皮膜層係覆蓋於該陽極層之外表面。
6. 如請求項４所述之輪圈結構，其中，該皮膜層係覆蓋於該陽極層與該陶瓷層之外表面。